В «Росатоме» рассказали о прорывной технологии печати человеческих органов
Биофабрикация — революционный шаг в медицине, поскольку подразумевает искусственное конструирование и выращивание вне организма человека живых функциональных тканей и органов для последующей трансплантации. Чаще всего для этого применяют технологию биопечати. Главная задача — разработать инновационные инженерные методы для трехмерного формирования клеточного материала, включая кровеносные сосуды, необходимые для поддержания жизни клеток. Ученые «Росатома» работают над такими технологиями, и им уже удалось вырастить кровеносный сосуд с помощью биопринтера. Эта разработка может решить проблему отторжения пересаженных органов. Рассказываем, как устроена технология и какие у нее перспективы.
Последние разработки в сфере биопечати ученые «Росатома» представили на Форуме будущих технологий в феврале 2024 года. Руководитель научного дивизиона госкорпорации Павел Зайцев продемонстрировал президенту Владимиру Путину приборы, с помощью которых сегодня можно вырастить функциональные кровеносные сосуды малого диаметра из биологического материала пациента. Например, с помощью магнитоакустического биопринтера и биореактора ученые создали сосуд длиной два сантиметра. В перспективе хотят выращивать человеческие органы из собственных клеток.
Подобный подход поможет решить проблему отторжения трансплантатов, а ведь именно она остается одним из основных ограничений успешности трансплантации органов. Риск серьезных осложнений возникает вследствие иммунного ответа, что может привести к отторжению трансплантата. Использование собственных клеток не вызовет иммунного ответа организма — в этом огромный плюс.
Ученые «Росатома» проводят исследования совместно с компанией 3D Bioprinting Solutions, МИСИС и различными медицинскими учреждениями.
«Россия в области биопечати находится в числе мировых лидеров: в 2015 году российская компания 3D Bioprinting Solutions напечатала первый в мире функциональный орган — щитовидную железу, а в 2018-м провела первую магнитную биопечать на борту МКС. В 2023 году МИСИС, 3D Bioprinting Solutions и госпиталь Бурденко провели первую в мире биопечать сразу на пациенте (биопечать in situ)», — рассказал директор Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС Федор Сенатов.
Ученые ведут разработки даже не столько с целью заменить импортную продукцию, сколько опередить зарубежные технологии. Речь идет о создании, например, так называемых бесскаффолдных (бескаркасных) технологий, в частности магнитной и акустической систем биофабрикации. Управление клеточным материалом при таком подходе происходит за счет различного рода волн, и клетки образуют тканевые инженерные конструкции без дополнительных химических поддержек. Это новейшее направление, требующее специального оборудования, инфраструктуры и подготовки высококвалифицированных кадров.
В «Росатоме» разработкой технологии биофабрикации занимается Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований (АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ») совместно со студентами магистерской программы по биомедицинской инженерии и биофабрикации НИТУ МИСИС. Это новое направление передовой инженерной школы «Материаловедение, аддитивные и сквозные технологии» (ПИШ МАСТ), которая действует на площадке университета при поддержке «Росатома». Там готовят специалистов по нескольким прорывным направлениям. Студенты не только осваивают новейшие технологии, но и участвуют в создании прорывных технологических решений будущего.
Молодые ученые и студенты изготавливают из клеток так называемые тканевые сфероиды (биочернила для биопечати), проводят исследования и анализируют их биомеханические свойства, участвуют в создании лабораторного оборудования для формирования клеточного аналога сосудов, а еще разрабатывают биопринтеры нового поколения.
Чтобы вырастить сосуды малых диаметров, ученые применяют магнитоакустический биопринтер и биореактор. Процесс проходит три этапа. В первую очередь из клеток пациента наращивается биоматериал. Затем ему придают нужную форму, и в результате процессов клеточного слияния образуется единая ткань. Чтобы «научить» сосуд правильно работать и выполнять свои функции, на третьем этапе его помещают в биореактор для «дозревания».
Руководитель направления лаборатории аддитивных технологий и биоинжиниринга ГНЦ РФ ТРИНИТИ Владислав Парфенов рассказал, что технология бесконтактного формирования живых тканей из клеток пациентов, основанная на использовании физических полей, уникальна. Ведь для этого не нужно дополнительных материалов, например скаффолдов. Это обеспечивает высокую биосовместимость и свойства, сравнимые с собственной тканью.
Интересная особенность метода — мгновенное формирование структур, что важно для обеспечения жизнеспособности клеток. Главные исследования в этой области провели в свое время еще на орбитальной станции «Мир», во время эксперимента «Кулоновский кристалл». Так удалось создать кластеры из неорганического материала в условиях магнитной ловушки.
«С 2018 года исследования уже с использованием клеточного материала проводят на борту российского сегмента МКС в рамках эксперимента „Магнитный биопринтер“. Сегодня отработка биопечати в условиях микрогравитации позволила перейти к ее технологической реализации на Земле с использованием сильных магнитных полей. Одна из перспектив этого подхода — возможность перехода от биофабрикации отдельных функциональных органоидов к созданию полноценных органов путем формирования кровеносного сосудистого дерева. Это открывает новые возможности в области регенеративной медицины и может значительно улучшить качество жизни пациентов, нуждающихся в трансплантации органов», — добавил Владислав Парфенов.
В планах ученых — к 2030 годам перейти к биофабрикации еще более сложных органов: щитовидной железы, почек, печени. Подобные технологии, по их мнению, станут прорывом в трансплантологии, поскольку позволят сократить число нуждающихся в пересадке органов и помогут вернуться к нормальной жизни более чем двум тысячам человек каждый год.
Telegram 
Дзен 
VK С 2011 года астрономы наблюдают многочисленные и притом нерегулярные затемнения небольшой звезды в созвездии Лебедь — KIC 8462852, известной как звезда Табеты Бояджян, или просто звезда Табби. По основной версии, перед ней мелькают облака пыли, обломки комет или планетезимали — «зародыши» формирующихся миров. Недавно астрофизик и руководитель проекта строительства нового солнечного телескопа Эктор Сокас-Наварро предложил совершенно новое объяснение.
Восточная Антарктида всего за два года неожиданно набрала 695 миллиардов тонн льда. Этот показатель стал крупнейшим приростом массы в единицу времени за всю историю наблюдений с помощью гравиметрических климатических спутников GRACE.
Особо чистый германий — полупроводниковый материал с минимальным содержанием примесей, который активно используют в ядерной физике, медицине и оборонной промышленности. Российские ученые предложили новую технологию, позволяющую получить монокристаллы германия особой чистоты.
Группа российских исследователей, в которую вошли океанологи Санкт-Петербургского университета, выявила существование ранее неизвестных механизмов распространения «волн Россби». В ходе работы им удалось зафиксировать точки, где перенос энергии прекращается, а траектории движения воды претерпевают изменения. Дополнительно ученые обнаружили асимметрию в динамике волновых процессов, зарождающихся у западных и восточных прибрежных течений.
Акционерное общество «Росатом — Возобновляемая энергия» построит в Амурской области завод по сборке элементов ветрогенераторов. Оборудование потребуется для будущих ветроэлектростанций на Дальнем Востоке. Сейчас крупные детали производят практически в другом конце страны. Собирать крупные узлы на месте будет дешевле, чем везти их.
«Росатом» рассматривает возможность создать под Мурманском новое предприятие для достройки плавучих атомных энергоблоков. Причина в том, что количество заказов госкорпорации растет, а существующих мощностей партнеров может не хватить.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно